Mechanismen der Durchbrechung der sekundären Antiöstrogenresistenz durch GnRH-Analoga in Mammakarzinomzellen
Mechanisms of breaking the secondary antiestrogen resistance with GnRH analogs in breast cancer cells
by Martin Block
Date of Examination:2009-10-23
Date of issue:2009-11-18
Advisor:PD Dr. Andreas Günthert
Referee:Prof. Dr. Sigrid Hoyer-Fender
Referee:Prof. Dr. Gerhard Braus
Persistent Address:
http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AD7F-0
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Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract
English
The development of a resistance against the antiproliferative and proapoptotic actions of the antiestrogen tamoxifen is a major clinical problem in the treatment of estrogen receptor positive breast cancer. Activation of signal transduction cascades of different growth factor receptors and their crosstalk with the signal transduction of the estrogen receptor are often causal for this loss of effectiveness of tamoxifen which is called secondary antiestrogen resistance. A model with parental estrogen receptor positive breast cancer cells MCF-7 and T47D and their tamoxifen resistant sub-lines MCF-7-TR and T47D-TR was established in our workgroup. Analogs of Gonadotropin-releasing hormone (GnRH)-I and -II re-established the effectivity of tamoxifen in these cells. In the present work the mechanical background of antiestrogen resistance and of the restoring of tamoxifen sensitivity in this model should be analyzed. It was demonstrated that both resistant breast cancer cell lines show elevated levels of phosphorylated protein kinase Akt and that GnRH-I and -II analogs dephosphorylate it. Gefitinib is an inhibitor of epidermal growth factor receptor's (EGFR) tyrosine kinase domain and also dephosphorylates phospho-Akt and restores tamoxifen sensitivity in T47D-TR. In MCF-7-TR cells the re-establishment of the effectivity of tamoxifen in antiestrogen resistant breast cancer cells with the potential Akt-inhibitor perifosine was shown here for the first time. An analysis of growth factor receptors with flow cytometry and of mediators of signal transduction pathways resulted in some clues about the basis of the mechanisms of resistance, which are different in the two used cell models. In T47D-TR cells an elevated expression of EGFR and ERBB2 (HER-2/neu) and subsequent activation of Akt and MAPK ERK1/2 is probably a major cause of resistance. In MCF-7-TR cells it was demonstrated for the first time here that there might be a connection between antiestrogen resistance and reduced expression of the endogenous Akt-inhibitor CTMP in some cases. The performed examinations in this work give an insight into possible mechanisms which cause secondary antiestrogen resistance and show new perspectives in combined endocrinal treatment of breast cancer.
Keywords: breast cancer; antiestrogen resistance; tamoxifen; GnRH; CTMP; perifosine
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Bei der Therapie des Östrogenrezeptor-positiven Mammakarzinoms stellt die Entwicklung einer Resistenz gegenüber der antiproliferativen und proapoptotischen Wirkung des Antiöstrogens Tamoxifen ein großes Problem dar. Die Aktivierung verschiedener Signaltransduktionskaskaden von Wachstumsfaktorrezeptoren und deren Querverknüpfung mit der Signaltransduktion des Östrogenrezeptors sind oft Ursache dieses Wirkungsverlustes, der sekundäre Antiöstrogenresistenz genannt wird. In unserer Arbeitsgruppe wurde ein Modell mit Östrogenrezeptor-positiven, parentalen Mammakarzinomzellen MCF 7 und T47D und ihren Tamoxifen-resistenten Sublinien MCF-7-TR und T47D-TR etabliert. Analoga von Gonadotropin-Releasing Hormon (GnRH)-I und -II stellen die Wirksamkeit von Tamoxifen in diesen Zellen wieder her. In der vorliegenden Arbeit sollten nun die mechanistischen Grundlagen der Antiöstrogenresistenz und ihrer Durchbrechung analysiert werden. Es wurde gezeigt, dass in beiden resistenten Mammakarzinomzelllinien eine gesteigerte Phosphorylierung der Proteinkinase Akt vorliegt und dass GnRH-I und -II Analoga diese dephosphorylieren. Der Inhibitor der EGF (epidermal growth factor)-Rezeptor-assoziierten Tyrosinkinase Gefitinib dephosphorylierte bei T47D-TR ebenfalls phospho-Akt und resensibilisierte die Zellen für Tamoxifen. Bei MCF-7-TR gelang erstmals eine Resensibilisierung Antiöstrogen-resistenter Zellen mit dem potentiellen Akt-Inhibitor Perifosine. Eine Analyse der Oberflächenrezeptoren von Wachstumsfaktoren mittels Durchflusszytometrie sowie eine Analyse von Mediatoren von Signaltransduktionswegen ergab Hinweise auf die zu Grunde liegenden Resistenzmechanismen, die bei den beiden verwendeten Zellmodellen unterschiedlich sind. Bei T47D-TR ist vermutlich eine verstärkte Expression des EGF-R und des ERBB2 (HER-2/neu) mit folgender Aktivierung von Akt und MAPK ERK1/2 für die Resistenz verantwortlich. Bei MCF-7-TR wird erstmals ein möglicher Zusammenhang der sekundären Antiöstrogenresistenz mit einer reduzierten Expression des endogenen Akt-Inhibitors CTMP gezeigt. Die durchgeführten Analysen ermöglichen einen Einblick in Mechanismen, die einer sekundären Antiöstrogenresistenz zu Grunde liegen können und zeigen neue Perspektiven in der kombinierten endokrinen Therapie des Mammakarzinoms.
Schlagwörter: Brustkrebs; Antiöstrogenresistenz; Tamoxifen; GnRH; CTMP; Perifosine
